CN106679472A - 风冷式竖直导热面热管散热器 - Google Patents

Abstract

一种风冷式竖直导热面热管散热器，其特征是，所述的蒸发段导热块与热管内部工质接触方向的导热面，其法线与热管轴线的夹角为32°～83°；蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面与工作对象散热面保持紧密接触并在接触面涂覆导热性能良好之辅料；热管冷凝段插入冷凝段散热筋的孔中、并保持良好的热接触；冷凝段散热翅片与冷凝段散热筋为紧密接触连接或者为一体连接；所述的热管包括一根或者二根以上，所述的热管的垂直于轴线的横截面或者是圆形、或者是其它平面图形；采用风冷的方式，对环境友好；能够起到提高运行效率，节约材料，保护环境的有益效果。

Description

风冷式竖直导热面热管散热器

技术领域

本发明涉及散热器领域，特别是涉及一种热管散热器。

背景技术

利用相变和热传导原理的热管由于传热效率高，在散热器技术中应用甚多，但是现有的热管散热器，其蒸发段导热面一般要求水平放置且低于冷凝段散热面，用于需要竖直面散热且热管只能单面接触的工作对象上，往往效率不高，对于使用重力热管的散热器尤其明显。

发明内容

本发明的目的，是提供一种用于需要竖直面散热且热管只能单面接触的工作对象上，能实现高效率散热的热管散热器。

一种风冷式竖直导热面热管散热器，包括，热管、蒸发段导热块、导热附加结构或者附件、冷凝段冷却组件、安装连接组件；所述的蒸发段导热块与热管内部工质接触方向的导热面，其法线与导热面连接的这一段热管轴线的夹角为32°～83°，(如果平面导热面平行于竖直面或者曲面导热面的轴线平行于竖直面，那么其法线就平行于水平面，与导热面直接连接的这一段热管轴线与水平面的夹角为32°～83°；之所以明确“导热面直接连接的这一段热管的轴线”，是因为整根热管或者是直的，或者某一部分有弯曲；特别的，如果导热面是平面，其法线与热管轴线的夹角为32°～83°，即其平面与热管轴线的夹角为7°～58°)；不与热管内部工质接触，但是与蒸发段管壁接触的位置包覆一层与蒸发段导热块连续的导热金属层；蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面与工作对象散热面保持紧密接触并在接触面涂覆导热性能良好之辅料，所述的导热性能良好之辅料包括导热硅脂；这样的结构使得蒸发段导热块的一部分成为热管的管壁，有利于热量从工作对象散热面向热管工质的传导；所述的导热附加结构或者附件包括冷凝段散热筋、冷凝段散热翅片，热管冷凝段插入冷凝段散热筋的孔中、并保持良好的热接触，所述的良好的热接触包括焊接为一体、或者紧密配合并在接触面涂覆导热性能良好之辅料，所述的导热性能良好之辅料包括导热硅脂，冷凝段散热翅片与冷凝段散热筋为紧密接触连接或者为一体连接，所述的一体连接包括制造为一体或者焊接为一体；所述的热管包括一根或者二根以上，所述的热管的垂直于轴线的横截面或者是圆形、或者是其它平面图形；所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其所述的冷凝段冷却组件包括，空气自然风冷组件或者强制风冷组件；所述的强制风冷组件包括风机和风道的组合或者风扇和风道的组合，所述的风机包括离心式风机或者轴流式风机、所述的风扇包括离心式风扇或者轴流式风扇；所述的强制风冷组件的冷却方式包括从冷凝段散热翅片下方向上送风，或者从冷凝段散热翅片相同高度水平向冷凝段散热翅片送风抑或抽风，或者从冷凝段散热翅片斜下方位置向斜上方的冷凝段散热翅片送风，或者从冷凝段散热翅片斜上方位置从斜上方对冷凝段散热翅片抽风，或者从冷凝段散热翅片上方对冷凝段散热翅片抽风；采用风冷的方式，基本对环境无污染，有利于保护环境。

图1、图2为本发明一种实施方式的示意图，图1是主视图，图2是图1的A-A剖视图，为能显示冷凝段散热筋3，剖切平面A-A选择通过冷凝段散热翅片4的空隙的位置；其中蒸发段导热块1与热管2内部的工质接触方向的导热面12，其法线与热管轴线的夹角为32°～83°，因为本例中导热面12是平面，所以其平面与热管轴线的夹角为7°～58°；不与热管2内部工质接触，但是与蒸发段管壁接触的位置包覆一层与蒸发段导热块连续的导热金属层11、以加强蒸发段导热块1对热管2蒸发段管壁的热传导，蒸发段导热块1与工作对象接触方向的导热面的面积≥工作对象散热面面积，以与工作对象(图中未画出)保持全面积紧密接触，并在接触面涂覆导热硅脂；热管2的冷凝段插入冷凝段散热筋3的孔中、并保持良好的热接触，所述的良好的热接触包括焊接为一体、或者紧密配合并在接触面涂覆导热硅脂；冷凝段散热翅片4与冷凝段散热筋3为一体连接；蒸发段导热块1通过底固定片8与散热器座9连接，冷凝段散热筋3通过上固定片5与保护罩6连接，保护罩6对蒸发段导热块1、热管2、冷凝段散热筋3、冷凝段散热翅片4起保护支持作用，保护罩6或者通过连接结构与散热器座9连接、或者与散热器座9一体制造，散热器座9中间的中继风道10为往上送风的风道的一部分，其底部接口连接风机或者风扇的来风通道(风机或者风扇或者来风通道本图中均未画出，在后续实施例的图中有涉及)，上接口连接保护罩6的附设的上送风风道13。

图3为所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其核心单元蒸发段导热块与热管组件的加工中间配件示意图，所述的竖直导热面热管散热器，其核心单元蒸发段导热块与热管组件的制造必须精心施工、严格要求，其制造方法包括机械加工、清洗、配件制作、清洗、焊接、检漏、除气、检漏、抽真空、充液灌装工质、封装、烘烤、检验等程序，所述的中间配件制作包括对热管上端封装帽201加装焊接一个与抽真空机管嘴和充液灌装机管嘴匹配的小管道202，而且、在除气、检漏合格后，小管道202必须先经过一个阀门与抽真空机管嘴连接可靠后、再进行抽真空，在抽真空完成之后、先关紧阀门、然后使抽真空机管嘴解脱与阀门的连接；再使充液灌装机管嘴与阀门可靠连接后、然后进行充液灌装，充液灌装完成后、先关紧阀门，再使充液灌装机管嘴解脱与阀门的连接，然后再对小管道202进行可靠封装，再然后才能卸下阀门；所述的可靠封装，包括采用接触电阻焊机使小管道完全可靠封闭；所述的充液灌装机，是具有精密计量功能的充液灌装机

其所述的导热附加结构或者附件，包括表面有微结构的导热面，或者其管体的材料为导热性优良的材料，或者其结构为导热性优良的结构，或者热管的绝热段外管周围包裹隔热材料，或者热管的冷凝段设置散热筋和散热翅片；所述的微结构包括竖直方向平行的凸起或者沟槽、或者水平方向平行的凸起或者沟槽、或者倾斜方向平行的凸起或者沟槽，或者竖直方向与水平方向交叉的凸起或者沟槽，或者水平方向与倾斜方向交叉的凸起或者沟槽，或者竖直方向与倾斜方向交叉的凸起或者沟槽，或者两个不同倾斜方向互相交叉的凸起或者沟槽；所述的结构为导热性优良的结构的管材、包括带有螺旋凸起和螺旋槽的管材，所述的带有螺旋凸起和螺旋槽的管材包括带有单头或者多头螺旋凸起和多头螺旋槽的管材；所述的散热翅片包括带有冲缝的散热翅片。

进一步地，为了提高导热效果，所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状适应工作对象散热面的形状，所述的适应工作对象散热面的形状是指蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状和工作对象散热面的形状完全一样；工作对象散热面的形状是平面、蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状也是平面，工作对象散热面的形状是曲面、蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状则是相同曲面；(所述的“适应工作对象散热面的形状”以下简称为“适形”)。

进一步地，为了提高导热效果，所述的风冷式竖直导热面热管散热器，不仅蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状和工作对象散热面的形状完全一样，而且所述的蒸发端导热块与热管内部工质接触方向的导热面的形状也和工作对象散热面的形状相似，以保持壁厚均匀，这种情况称为“双面适形”；图4是多根热管双面适形风冷式竖直导热面热管散热器的水平截面图，其中工作对象散热面20是曲面形状，双面适形风冷式竖直导热面热管散热器的导热块21适应散热面20曲面形状，热管22适应曲面分布，保持导热面壁厚均匀；图5是多根热管单面适形风冷式竖直导热面热管散热器的水平截面图，因为导热面23不适应散热面20的曲面形状，导致热管22不能适应曲面分布，导热面壁厚向两端逐步增大；图4与图5相比，显然，图5中的传导路径长得多，径向热阻大得多；图6是单根热管双面适形风冷式竖直导热面热管散热器的水平截面图，其中工作对象散热面26是曲面形状，双面适形风冷式竖直导热面热管散热器的导热块27适应散热面26的曲面形状，使得热管28的导热面也适应散热面26的曲面形状，保持导热面壁厚均匀；图7是单根热管单面适形风冷式竖直导热面热管散热器的水平截面图，因为导热面29不适应散热面26的曲面形状，导致热管28的导热面也不能适应散热面26的曲面形状，导热面壁厚向两端逐步增大；图6与图7相比，显然，图7中的传导路径长，径向热阻大。

所述的风冷式竖直导热面热管散热器，当其配置的热管为封闭式重力热管时，所述的封闭式重力热管的绝热段的轴线与水平面的夹角为为45°～75°。

本发明所述的风冷式竖直导热面热管散热器，通过结构方面的改进使得蒸发段导热块的一部分成为热管的管壁因而减短传导路径、减少径向热阻，而且增大工质与蒸发段导热块的接触面积，提高了热量从工作对象散热面向热管工质传导的效率；这种结构用于网目式热管、烧结式热管、纤维式热管、微沟槽式热管、螺旋槽式热管时，不会破坏所述的热管的微结构，用于重力热管，能够保证重力热管正常工作的条件，特别是使用重力热管用于需要竖直面散热且热管只能单面接触的工作对象上时，优点尤其显著，不仅材料成本低，制造加工方便，而且效率高，对环境友好；与现有技术相比，能够起到提高运行效率，节约材料，保护环境的有益效果。

附图说明

附图1为本发明一种实施方式的示意图。

附图2为图1的A-A剖视图。

附图3为所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其核心单元蒸发段导热块与热管组件的加工中间配件示意图。

附图4是多根热管双面适形风冷式竖直导热面热管散热器的水平截面图。

附图5是多根热管单面适形风冷式竖直导热面热管散热器的水平截面图。

附图6是单根热管双面适形风冷式竖直导热面热管散热器的水平截面图。

附图7是单根热管单面适形风冷式竖直导热面热管散热器的水平截面图。

附图8为实施例1的示意图。

附图9为实施例2的示意图。

附图10为实施例3的示意图

具体实施方式

实施例1，图8是实施例1的示意图，其中散热器总成32是包括图1或者图2中所有零件的组合，电路板34竖直安装(其上的其它元器件省略没有画出)，蒸发段导热块1的与工作对象接触方向的导热面的面积≥发热元件散热面33的面积，并保持全面积紧密接触，及在接触面涂覆导热硅脂；多件相同的电路板34竖直平行安装(图中只画了2组，其余省略)，电路板之间的空间有限，因此采取把风机30安装在底座36内，向上鼓风，气流通过风机风道31、中继风道10、上送风风道13形成的通道引导、集中往冷凝段散热翅片4送风冷却，格栅孔35为进风孔；在热管内部，发热元件的热量通过散热面32和蒸发段导热块1传导到热管蒸发区的液态工质，使液态工质汽化，蒸汽携带热量上升至热管冷凝段、通过热管管壁、散热筋、散热翅片与流动的空气交换热量，冷凝为液态，在重力作用下回到蒸发区。

实施例2，图9是实施例2的示意图，其中散热器总成32是包括图1或者图2中所有零件的组合，电路板34竖直安装(其上的其它元器件省略没有画出)，蒸发段导热块1的与工作对象接触方向的导热面的面积≥发热元件散热面33的面积，并保持全面积紧密接触，及在接触面涂覆导热硅脂；多件相同的电路板34竖直平行安装(图中只画了2组，其余省略)，电路板之间的空间有限，但是底座36内也有比较多的部件，不能安装风机30，因此采用从上抽风的方式进行风冷，增加支撑架加通风孔37、风机38、出风口加保护网39；气流在风机38的强力抽吸下，通过风机风道31、中继风道10、上送风风道13形成的通道引导、集中往冷凝段散热翅片4送风冷却，然后通过通风孔37、风机38、出风口39进入外界大气中，把热量释放；格栅孔35为进风孔；在热管内部，发热元件的热量通过散热面32和蒸发段导热块1传导到热管蒸发区的液态工质，使液态工质汽化，蒸汽携带热量上升至热管冷凝段、通过热管管壁、散热筋、散热翅片与风道内流动的空气交换热量，冷凝为液态，在重力作用下回到蒸发区。

实施例3，图10是实施例3的示意图，其中散热器总成32是包括图1或者图2中所有零件的组合，电路板34竖直安装(其上的其它元器件省略没有画出)，蒸发段导热块1的与工作对象接触方向的导热面的面积≥发热元件散热面33的面积，并保持全面积紧密接触，及在接触面涂覆导热硅脂；多件相同的电路板34竖直平行安装(图中只画了2组，其余省略)，电路板之间的空间有限，由于发热元件热量较大，而且底座36内有空间可以安装风机30，因此采用从上抽风的方式加从下鼓风协同的方式进行风冷，设置支撑架加通风孔37、风机38、出风口加保护网39和风机30；气流在风机38在上方的强力抽吸和风机30在下方的强力鼓送下，快速通过风机风道31、中继风道10、上送风风道13形成的通道集中往冷凝段散热翅片4送风冷却，然后通过通风孔37、风机38、出风口39进入外界大气中，把热量释放；格栅孔35为进风孔；在热管内部，发热元件的热量通过散热面32和蒸发段导热块1传导到热管蒸发区的液态工质，使液态工质汽化，蒸汽携带热量上升至热管冷凝段、通过热管管壁、散热筋、散热翅片与风道内流动的空气交换热量，冷凝为液态，在重力作用下回到蒸发区。

为详细说明本发明，本说明书举例描述了一些具体结构和数据，这些都仅仅是为了说明而非限定，在本发明权利要求的基本思想范围内所做的各种改变、替换和更改所产生的全部或部分等同物，都在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种风冷式竖直导热面热管散热器，包括，热管、蒸发段导热块、导热附加结构或者附件、冷凝段冷却组件、安装连接组件；所述的蒸发段导热块与热管内部工质接触方向的导热面，其法线与导热面连接的这一段热管轴线的夹角为32°～83°；不与热管内部工质接触，但是与蒸发段管壁接触的位置包覆一层与蒸发段导热块连续的导热金属层；蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面与工作对象散热面保持紧密接触并在接触面涂覆导热性能良好之辅料，所述的导热性能良好之辅料包括导热硅脂；所述的导热附加结构或者附件包括冷凝段散热筋、冷凝段散热翅片，热管冷凝段插入冷凝段散热筋的孔中、并保持良好的热接触，所述的良好的热接触包括焊接为一体、或者紧密配合并在接触面涂覆导热性能良好之辅料，所述的导热性能良好之辅料包括导热硅脂，冷凝段散热翅片与冷凝段散热筋为紧密接触连接或者为一体连接，所述的一体连接包括制造为一体或者焊接为一体；所述的热管包括一根或者二根以上，所述的热管的垂直于轴线的横截面或者是圆形、或者是其它平面图形；所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其所述的冷凝段冷却组件包括，空气自然风冷组件或者强制风冷组件；所述的强制风冷组件包括风机和风道的组合或者风扇和风道的组合，所述的风机包括离心式风机或者轴流式风机、所述的风扇包括离心式风扇或者轴流式风扇；所述的强制风冷组件的冷却方式包括从冷凝段散热翅片下方向上送风，或者从冷凝段散热翅片相同高度水平向冷凝段散热翅片送风抑或抽风，或者从冷凝段散热翅片斜下方位置向斜上方的冷凝段散热翅片送风，或者从冷凝段散热翅片斜上方位置从斜上方对冷凝段散热翅片抽风，或者从冷凝段散热翅片上方对冷凝段散热翅片抽风。

2.根据权利要求1所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其特征是，蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的面积≥工作对象散热面面积，并与工作对象保持全面积紧密接触，并在接触面涂覆导热硅脂；热管的冷凝段插入冷凝段散热筋的孔中、并保持良好的热接触，所述的良好的热接触包括焊接为一体、或者紧密配合并在接触面涂覆导热硅脂；冷凝段散热翅片与冷凝段散热筋为一体连接；蒸发段导热块通过底固定片与散热器座连接，冷凝段散热筋通过上固定片与保护罩连接，保护罩对蒸发段导热块、热管、冷凝段散热筋、冷凝段散热翅片起保护支持作用，保护罩或者通过连接结构与散热器座连接、或者与散热器座一体制造；散热器座中间的中继风道为往上送风的风道的一部分，其底部接口连接风机或者风扇的来风通道，上接口连接保护罩的附设的上送风风道。

3.根据权利要求1所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其特征是，所述的蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状适应工作对象散热面的形状，所述的适应工作对象散热面的形状是指蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状和工作对象散热面的形状完全一样；工作对象散热面的形状是平面、蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状也是平面，工作对象散热面的形状是曲面、蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状则是相同曲面。

4.根据权利要求1所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其特征是，所述的风冷式竖直导热面热管散热器，不仅蒸发段导热块与工作对象接触方向的导热面的形状和工作对象散热面的形状完全一样，而且所述的蒸发段导热块与热管内部工质接触方向的导热面的形状也和工作对象散热面的形状相似，以保持壁厚均匀。

5.根据权利要求1所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其特征是，所述的导热附加结构或者附件，包括或者表面有微结构的导热面，或者其管体的材料为导热性优良的材料，或者其结构为导热性优良的结构，或者热管的绝热段外管周围包裹隔热材料，或者热管的冷凝段设置散热筋和散热翅片；所述的微结构包括竖直方向平行的凸起或者沟槽、或者水平方向平行的凸起或者沟槽、或者倾斜方向平行的凸起或者沟槽，或者竖直方向与水平方向交叉的凸起或者沟槽，或者水平方向与倾斜方向交叉的凸起或者沟槽，或者竖直方向与倾斜方向交叉的凸起或者沟槽，或者两个不同倾斜方向互相交叉的凸起或者沟槽；所述的结构为导热性优良的结构的管材、包括带有螺旋凸起和螺旋槽的管材，所述的带有螺旋凸起和螺旋槽的管材包括带有单头或者多头螺旋凸起和多头螺旋槽的管材；所述的散热翅片包括带有冲缝的散热翅片。

6.根据权利要求1所述的风冷式竖直导热面热管散热器，其特征是，当其配置的热管为封闭式重力热管时，所述的封闭式重力热管的绝热段的轴线与水平面的夹角为为45°～75°。

7.一种根据权利要求1所述的风冷式竖直导热面热管散热器的制造方法，包括其核心单元蒸发段导热块与热管组件的制造方法，包括、机械加工、清洗、中间配件制作、清洗、焊接、检漏、除气、检漏、抽真空、充液灌装工质、封装、烘烤、检验等程序，其特征是，所述的中间配件制作包括对热管上端封装帽加装焊接一个与抽真空机管嘴或者充液灌装机管嘴匹配的小管道，而且、在除气、检漏合格后，小管道必须先经过一个阀门与抽真空机管嘴连接可靠后、再进行抽真空；在抽真空完成之后、先关紧阀门，然后使抽真空机管嘴解脱与阀门的连接，再使充液灌装机管嘴与阀门可靠连接后、然后进行充液灌装，充液灌装完成后、先关紧阀门，再使充液灌装机管嘴解脱与阀门的连接，然后再对小管道进行可靠封装，再然后才能卸下阀门；所述的可靠封装，包括采用接触电阻焊机使小管道完全可靠封闭；所述的充液灌装机，是具有精密计量功能的充液灌装机。